第11章数模与模数转换器习题与参考答案课案文档格式.docx
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【题11-3】图题11-3所示的是权电阻D/A转换器与其输入数字信号列表,若数字1代表5V,数字0代表0V,试计算D/A转换器输出电压VO。
D3
D2
D1
D0
VO
1
-0.625V
-0.625V-1.25V=1.875
-2.5V
-0.625V-2.5V=3.125V
-2.5V-1.25=3.75
-0.625V-2.5V-1.25=4.375V
5V
图题11-3
【题11-4】试计算图题11-4所示电路的输出电压VO。
图题11-4
由图可知,D3~D0=0101
因此输出电压为:
【题11-5】8位输出电压型R/2R电阻网络D/A转换器的参考电压为5V,若数字输入为10011001,该转换器输出电压VO是多少?
【题11-6】试计算图题11-6所示电路的输出电压VO。
图题11-6
【题11-7】试分析图题11-7所示电路的工作原理。
若是输入电压VIN=7.5V,D3~D0是多少?
图题11-7
D3=1时,,D3=0时,VO=0。
D2=1时,,D2=0时,VO=0。
D1=1时,,D1=0时,VO=0。
D0=1时,,D0=0时,VO=0
由此可知:
输入电压为7.5V,D3~D0=1101,这时VO=6V+1.5V+0.75V=8.25V,大于输入电压VIN=7.5V,比较器输出低电平,使与非门74LS00封锁时钟脉冲CLK,74LS293停止计数。
【题11-8】满度电压为5V的8位D/A转换器,其台阶电压是多少?
分辨率是多少?
台阶电压为
分辨率为:
【题11-9】若是分辨率要求小于1%,至少要多少位D/A转换器?
1%=1/100>
1/2n,有2n>
100
可知n应该大于等于7,因此D/A转换器的位数至少7位。
【题11-10】解释什么是D/A转换器的偏移误差?
偏移误差可消除吗?
解:
偏移误差是D/A转换器输入数字为0时,输出电压不为0,输出电压的大小就是偏移误差,偏移误差可以用在输出电压上叠加电压的方法消除。
【题11-11】如果D/A转换器的参考电源发生了变化,将引起哪种误差?
引起增益误差。
【题11-12】如果D/A转换器0832的输入数字为AF(16),参考电压为5V,其输出电流IOUT1是多少?
【题11-13】在学过的几种A/D转换器中,哪种转换速度快?
哪种转换位数多?
并联A/D转换速度最快,Δ-Σ位数最多。
【题11-14】逐次比较式A/D转换器的转换时间与转换位数之间有什么关系?
转换时间取决于转换转换位数,若位数为n,转换时钟周期为TC,则最小转换时间是nTC。
【题11-15】某10位A/D转换器的参考电压为4.096V,该转换器能区分的输入模拟信号最小变化量为多少?
最小变化量是4mV,分辨率是1/1024=0.097%
【题11-16】A/D转换器的采样频率与输入信号频率之间应该满足什么关系?
按照采样定理,采样频率至少是输入信号最高有效频率的2倍。
【题11-17】采样/保持电路的作用是什么?
采样保持电路可以在A/D转换期间保持输入A/D转换器的电压稳定,减小转换误差。
【题11-18】如何采用一个A/D转换器实现多路模拟量转换?
可以采用多路转换器,就是采用模拟开关选择A/D转换器的输入信号。
【题11-19】A/D转换器0809的输入电压与输出数字之间,具有什么关系?
【题11-20】试用D/A转换器0832与计数器74LS161组成10个台阶的阶梯电压发生器,要求画出完整原理图。
(从0V不断升高,每次升高一个台阶,在最高电压处返回0V后,再重复升高过程的电压波形就是阶梯电压)
根据题意有原理图如下。
*【题11-21】试用A/D转换器0804组成一个8位A/D转换电路,输入模拟电压范围为0~5V,采用2个十六进制显示的共阳数码管显示转换结果,用CPLD器件MAX7128S实现、并用VerilogHDL描述十六进制-7段译码器。
要求画出完整电路图与十六进制-7段译码器的VerilogHDL描述。
第12章习题与参考答案
【题12-1】某数字电路输入端低电平有效,试设计一个按键电路给该数字电路输入端提供信号。
【题12-2】试设计一个输出低电平有效消除抖动的按键电路。
【题12-3】试设计一个开关量光耦隔离电路,当某开关闭合时,向数字电路输出高电平有效的信号(数字电路侧电源为+5V,开关量侧电源为+12V)。
【题12-4】现有74LS160需要外接发光二极管显示其输出端的电平,要求输出高电平使发光二极管亮,试设计该电路(电源为+5V)。
【题12-5】试设计一个采用74HC595的8位共阳数码管显示电路,由于室内显示,不需要很亮,可以采用74HC595直接驱动(电源为+5V)。
采用74HC595扫描驱动。
电路图如下:
【题12-6】某继电器工作电压12V,工作电流50mA,若采用74LS00门电路输出的有效高电平控制,试设计该继电器驱动电路。
基极限流电阻RB=(VOH-0.7)/0.4mA=4.3kΩ,选5.1kΩ。
这里取VOH=2.4V,VBE=0.7V
验证:
IB=(VOH-0.7)/5.1kΩ=0.33mA,
IC=IB×
β=3.33×
180=59mA
由于集电极电流IC大于继电器工作电流,所以可以使三极管饱和。
【题12-7】某继电器工作电压6V,工作电流50mA,若采用74HC04门电路输出的有效高电平控制,试设计光耦隔离电路驱动该继电器(电源为+6V)。
TLP521二极管的电流为IF=(VOH-1V)/330=(4V-1V)/330≈1mA,由于TLP521的电流传输比CTR=1~6,若取最小值1,则流过光耦三极管的电流为1mA,该电流流入9013的基极(忽略电阻R3),使流入9013集电极的临界饱和电流为180mA(β=180),远大于继电器的工作电流50mA,因此9013可以可靠饱和。
【题12-8】非门74LS04输出低电平有效,现需要驱动电压为12V、线圈阻值为300Ω的继电器,试设计该继电器的驱动电路。
继电器工作电流为12V/300Ω=40mA
由图,TLP521二极管的电流为IF=(5V-1.5V)/91=3.5V/360≈1mA,由于TLP521的电流传输比CTR=1~6,若取最小值1,则流过光耦三极管的电流为1mA,该电流流入9013的基极(忽略电阻R3),使流入9013集电极的临界饱和电流为180mA(β=180),远大于继电器的工作电流40mA,因此9013可以可靠饱和。
【题12-9】某共阳数码管中每段都是由4个发光二极管串联构成,若数码管驱动电源为12V,试采用74LS247译码电路设计该数码管的驱动电路(可用ULN2803)。
图中,流过数码管中发光二极管电流为:
(12V-1.8×
4)/240Ω=20mA。
【题12-10】试采用MOC3063设计一个74LS04输出有效高电平驱动交流220V、5A电炉丝负载的电炉。
【题12-11】试用74LS244、74LS76、74LS247、门电路和三极管设计一个4位共阳数码管扫描显示电路。
该例原理图如下:
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